大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)(光學(xué)部分)思考題

PAGEPAGE1大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)(光學(xué)部分)思考題第一篇：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)(光學(xué)部分)思考題大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（光學(xué)部分）思考題一、《用牛頓環(huán)干涉測(cè)透鏡的曲率半徑》實(shí)驗(yàn)1、牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)的主要注意事項(xiàng)有哪些？視差。豎直叉絲要與測(cè)量方向想垂直。為防止回程誤差。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中讀數(shù)顯微鏡的叉絲始終沿一個(gè)方向前進(jìn)。干涉環(huán)兩側(cè)的序數(shù)不能出錯(cuò)，要防止儀器瘦震動(dòng)而引起的誤差。2、牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中讀數(shù)顯微鏡物鏡下方的玻璃片G有何作用？實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)如何調(diào)節(jié)？如果G的方向錯(cuò)誤將會(huì)如何？3、哪些情況會(huì)使干涉條紋的中心出現(xiàn)亮斑？牛頓環(huán)接觸點(diǎn)上有灰塵或者油漬。在薄膜厚度為半波長(zhǎng)的半整數(shù)倍什么情況下是亮的4、牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中讀數(shù)顯微鏡載物臺(tái)下方的反光鏡要作如何調(diào)節(jié)？為什么？關(guān)掉、因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)不需要光源從下射入。5、牛頓環(huán)儀為什么要調(diào)節(jié)至松緊程度適當(dāng)？太緊。透鏡將發(fā)生形變，測(cè)得的曲率半徑將偏大，太松。受震動(dòng)時(shí)，接觸點(diǎn)會(huì)跑動(dòng)。無(wú)法實(shí)驗(yàn)。6、視差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？你是如何消除視差的？視差的存在會(huì)增大標(biāo)尺讀數(shù)的誤差若待測(cè)像與標(biāo)尺（分劃板）之間有視差時(shí)，說(shuō)明兩者不共面，應(yīng)稍稍調(diào)節(jié)像或標(biāo)尺（分劃板）的位置，并同時(shí)微微晃動(dòng)眼睛，直到待測(cè)像與標(biāo)尺之間無(wú)相對(duì)移動(dòng)即無(wú)視差。7、在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中你是如何避免回程誤差的？顯微鏡下旋后再上旋，由于齒輪沒(méi)有緊密咬合，造成刻度出現(xiàn)偏差。避免回程誤差就是說(shuō)一次測(cè)量?jī)?nèi)只能一直向上或向下二、《用掠入射法測(cè)定液體的折射率》實(shí)驗(yàn)1、分光計(jì)的調(diào)節(jié)主要分為哪些步驟？2、分光計(jì)的望遠(yuǎn)鏡應(yīng)作何調(diào)節(jié)？3、分光計(jì)為什么要設(shè)置兩個(gè)游標(biāo)？測(cè)量之前應(yīng)將刻度盤(pán)及游標(biāo)盤(pán)作何調(diào)節(jié)？為什么？4、用分光計(jì)測(cè)定液體的折射率實(shí)驗(yàn)，有哪些注意事項(xiàng)？5、調(diào)節(jié)分光計(jì)時(shí)，請(qǐng)說(shuō)明三棱鏡應(yīng)如何如何放置，為什么要這樣做？6、用分光計(jì)測(cè)量液體的折射率的過(guò)程中，哪些部件（或器件）應(yīng)固定不能動(dòng)？7、分光計(jì)的調(diào)節(jié)要求是什么?第二篇：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)(光學(xué)部分)復(fù)習(xí)資料大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（光學(xué)部分）復(fù)習(xí)資料一、《用牛頓環(huán)干涉測(cè)透鏡的曲率半徑》實(shí)驗(yàn)1、牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中讀數(shù)顯微鏡物鏡下方的玻璃片G有何作用？實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)如何調(diào)節(jié)？如果G的方向錯(cuò)誤將會(huì)如何？10%答：a、起到調(diào)節(jié)光路的作用，即起到反射和透射的作用。b、實(shí)驗(yàn)時(shí)將玻璃片調(diào)成相對(duì)于光源來(lái)說(shuō)跟水平方向成45度角，然后將它的角度慢慢增大，直到出現(xiàn)明亮的視場(chǎng)。c、將不能產(chǎn)生干涉，看不到干涉條紋。2、在牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中你是如何避免回程誤差的？答：A、采用單方向測(cè)量；B、十字叉絲應(yīng)移到要測(cè)量的第一個(gè)數(shù)據(jù)后面一級(jí)的干涉暗條紋處，然后再往回測(cè)量；C、測(cè)量過(guò)程中若超過(guò)了頭，必須退回一級(jí)，再緩慢前進(jìn)重新測(cè)量該數(shù)據(jù)。3、牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中讀數(shù)顯微鏡載物臺(tái)下方的反光鏡要作如何調(diào)節(jié)？為什么？5%答：a、應(yīng)將它關(guān)掉。b、如果有光線經(jīng)反光鏡反射進(jìn)入牛頓環(huán)，將會(huì)使干涉條紋變模糊甚至看不到。4、牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)的主要注意事項(xiàng)有哪些？答：A、防止震動(dòng)；B、防止回程誤差；C、干涉條紋系數(shù)不要數(shù)錯(cuò)。5、如果R864.50mm，UC(R)7.15mm，下面的結(jié)果報(bào)道哪一個(gè)是正確的？（B）A、R=（864.5±7.2）mmB、R=（864±8）mmC、R=（865±7）mmD、R=（865±8）mm二、《用掠入射法測(cè)定液體的折射率》實(shí)驗(yàn)1、分光計(jì)是用來(lái)將讀值平面、觀察平面、待測(cè)光路平面此三個(gè)平面調(diào)節(jié)成相互平行，否則，測(cè)量得角度將與實(shí)際角度有些差異，即引入系統(tǒng)誤差。2、用分光計(jì)測(cè)液體的折射率實(shí)驗(yàn)，在三棱鏡的滴入待測(cè)液體，應(yīng)將毛玻璃的毛面與三棱鏡的光面相結(jié)合，液層中不能含有氣泡。3、用分光計(jì)為什么要設(shè)置兩個(gè)游標(biāo)？測(cè)量之前應(yīng)將刻度盤(pán)及游標(biāo)盤(pán)作何調(diào)節(jié)？為什么？答：a、為了消除刻度盤(pán)的度盤(pán)中心和儀器轉(zhuǎn)軸之間的偏心差。b、將度盤(pán)的0o線置于望遠(yuǎn)鏡下，兩個(gè)游標(biāo)的“0”的連線應(yīng)與準(zhǔn)直管垂直。c、可以減少在測(cè)角度時(shí)，0o線通過(guò)游標(biāo)引起的計(jì)算上的不方便。第三篇：大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)感想光學(xué)（推薦）光學(xué)在生活中的應(yīng)用光學(xué)技術(shù)在日常生活許多領(lǐng)域扮演著一個(gè)突出的角色，以愈發(fā)聰明的方法和燈具，確保效果更好、更加節(jié)能的照明。工業(yè)生產(chǎn)中的激光處理材料，光學(xué)感應(yīng)和光學(xué)通信技術(shù)，以及顯示器技術(shù)，這些都只是對(duì)于我們現(xiàn)代工業(yè)環(huán)境日益重要的一些光學(xué)技術(shù)范例。光學(xué)是充滿神秘和應(yīng)用價(jià)值的海洋。上周三下午我們很有興趣的參加了光學(xué)的物理演示實(shí)驗(yàn)課。老師耐心的講解各種有趣的光學(xué)現(xiàn)象和小應(yīng)用，不僅讓我們探索了奇妙的光學(xué)現(xiàn)象，還了解熟悉了其中的物理原理，讓我們突然了解到生活中各個(gè)地方都有光學(xué)的身影?？此普鎸?shí)其實(shí)虛擬的“方塊”是虛擬三維立體成像，有趣的夜視儀，“真實(shí)”的火焰，熟悉的電子滾動(dòng)屏，其實(shí)是利用了視覺(jué)暫留原理，在一塊凹面鏡前竟然能夠自己握手，是運(yùn)用了其成像原理。最印象深刻的是顯微鏡下紙幣的條紋中竟出現(xiàn)了幾行字母，可見(jiàn)光學(xué)在防偽方面有了非常好的應(yīng)用。光學(xué)在生活中還有很多很多的應(yīng)用。例如：LED顯示屏的應(yīng)用，給夜晚增添了許多色彩和魅力；防盜的門(mén)鏡利用凸透鏡、凹透鏡光學(xué)性能將其組合，使得門(mén)內(nèi)可見(jiàn)門(mén)外，而門(mén)外不可見(jiàn)門(mén)內(nèi)；光學(xué)顯微鏡利用兩片凸透鏡放大實(shí)物的像；望遠(yuǎn)鏡是一種利用凹透鏡和凸透鏡觀測(cè)遙遠(yuǎn)物體的光學(xué)儀器；光纖傳導(dǎo)運(yùn)用光的全反射原理，大大提高信號(hào)傳遞質(zhì)量效率；特別刺激的3D電影，利用光的偏振性，使人身臨其境；還有其他各種光學(xué)器件在人們平時(shí)的生活、醫(yī)療、工作、科研中都起著至關(guān)重要的角色。小到我們手機(jī)里的光電成像器件，大到宇宙望遠(yuǎn)鏡，可以說(shuō)現(xiàn)在無(wú)論走到哪里都能看到光學(xué)的影子。光學(xué)技術(shù)覆蓋到廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。涉及光的產(chǎn)生、傳輸、測(cè)量和一般應(yīng)用。它們的潛在市場(chǎng)巨大已經(jīng)超越了半導(dǎo)體電子品的市場(chǎng)?，F(xiàn)在全世界光學(xué)領(lǐng)域的總產(chǎn)值約為1300億歐元預(yù)計(jì)在20XX年之前會(huì)增長(zhǎng)到4000億歐元?？梢?jiàn)光的應(yīng)用性?xún)r(jià)值十分巨大。光學(xué)與我們的生活息息相關(guān)。通過(guò)這次物理演示實(shí)驗(yàn)課，讓我們激發(fā)了對(duì)光學(xué)的興趣，增長(zhǎng)了光學(xué)方面的基礎(chǔ)知識(shí)，有了更多的思考和想法。最重要的是讓我們感受到物理的趣味性和應(yīng)用實(shí)踐的重要性。所以，我們要學(xué)會(huì)把自己的知識(shí)投入到生活應(yīng)用中去，實(shí)現(xiàn)科學(xué)的真正魅力。第四篇：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告思考題大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告思考題實(shí)驗(yàn)十三拉伸法測(cè)金屬絲的揚(yáng)氏彈性摸量【預(yù)習(xí)題】1．如何根據(jù)幾何光學(xué)的原理來(lái)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡、光杠桿和標(biāo)尺之間的位置關(guān)系？如何調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡？答：（1）根據(jù)光的反射定律分兩步調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡、光杠桿和標(biāo)尺之間的位置關(guān)系。第一步：調(diào)節(jié)來(lái)自標(biāo)尺的入射光線和經(jīng)光杠桿鏡面的反射光線所構(gòu)成的平面大致水平。具體做法如下：①用目測(cè)法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡和光杠桿大致等高。②用目測(cè)法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡下的高低調(diào)節(jié)螺釘，使望遠(yuǎn)鏡大致水平；調(diào)節(jié)光杠桿鏡面的仰俯使光杠桿鏡面大致鉛直；調(diào)節(jié)標(biāo)尺的位置，使其大致鉛直；調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡上方的瞄準(zhǔn)系統(tǒng)使望遠(yuǎn)鏡的光軸垂直光杠桿鏡面。第二步：調(diào)節(jié)入射角（來(lái)自標(biāo)尺的入射光線與光杠桿鏡面法線間的夾角）和反射角（經(jīng)光杠桿鏡面反射進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡的反射光與光杠桿鏡面法線間的夾角）大致相等。具體做法如下：沿望遠(yuǎn)鏡筒方向觀察光杠桿鏡面，在鏡面中若看到標(biāo)尺的像和觀察者的眼睛，則入射角與反射角大致相等。如果看不到標(biāo)尺的像和觀察者的眼睛，可微調(diào)望遠(yuǎn)鏡標(biāo)尺組的左右位置，使來(lái)自標(biāo)尺的入射光線經(jīng)光杠桿鏡面反射后，其反射光線能射入望遠(yuǎn)鏡內(nèi)。（2）望遠(yuǎn)鏡的調(diào)節(jié)：首先調(diào)節(jié)目鏡看清十字叉絲，然后物鏡對(duì)標(biāo)尺的像（光杠桿面鏡后面2D處）調(diào)焦，直至在目鏡中看到標(biāo)尺清晰的像。2．在砝碼盤(pán)上加載時(shí)為什么采用正反向測(cè)量取平均值的辦法？答：因?yàn)榻饘俳z彈性形變有滯后效應(yīng)，從而帶來(lái)系統(tǒng)誤差?！舅伎碱}】1．光杠桿有什么優(yōu)點(diǎn)？怎樣提高光杠桿測(cè)量微小長(zhǎng)度變化的靈敏度？答：（1）直觀、簡(jiǎn)便、精度高。（2）因?yàn)椋?，所以要提高光杠桿測(cè)量微小長(zhǎng)度變化的靈敏度，應(yīng)盡可能減小光杠桿長(zhǎng)度（光杠桿后支點(diǎn)到兩個(gè)前支點(diǎn)連線的垂直距離），或適當(dāng)增大D（光杠桿小鏡子到標(biāo)尺的距離為D）。2．如果實(shí)驗(yàn)中操作無(wú)誤，得到的數(shù)據(jù)前一兩個(gè)偏大，這可能是什么原因，如何避免？答：可能是因?yàn)榻饘俳z有彎曲。避免的方法是先加一兩個(gè)發(fā)碼將金屬絲的彎曲拉直。3．如何避免測(cè)量過(guò)程中標(biāo)尺讀數(shù)超出望遠(yuǎn)鏡范圍？答：開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)標(biāo)尺的高低，使標(biāo)尺的下端大致與望遠(yuǎn)鏡光軸等高，這樣未加砝碼時(shí)從望遠(yuǎn)鏡當(dāng)中看到的標(biāo)尺讀數(shù)接近標(biāo)尺的下端，逐漸加砝碼的過(guò)程中看到標(biāo)尺讀數(shù)向上端變化。這樣就避免了測(cè)量過(guò)程中標(biāo)尺讀數(shù)超出望遠(yuǎn)鏡范圍。實(shí)驗(yàn)十四冰的熔解熱的測(cè)定【思考題】1．設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)定量熱器的水當(dāng)量。答：用混合法，將質(zhì)量分別為、，溫度分別為、的兩份水放入量熱器里混合，熱平衡方程式，式中為量熱器的水當(dāng)量（、分別為量熱器的質(zhì)量和材料的比熱容），為溫度計(jì)的水當(dāng)量，為水的比熱容，測(cè)出各溫度和質(zhì)量即可求出。2．為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，操作時(shí)應(yīng)注意哪些問(wèn)題？答：（1）在測(cè)量量熱器質(zhì)量時(shí)注意使量熱器干燥。（2）加入熱水的溫度不超過(guò)室溫10℃，水量為量熱器的五分之二（3）加冰前讀出熱水的溫度（4）冰塊大小合適，應(yīng)該是熔化的冰，但表面用紙吸干水。（5）加冰后攪動(dòng)冰塊，仔細(xì)觀察混合后混度的變化，讀出最低溫度。實(shí)驗(yàn)十五牛頓環(huán)和劈尖干涉【預(yù)習(xí)題】1．何為等厚干涉?答：對(duì)分振幅薄膜干涉，當(dāng)入射角一定、入射光波波長(zhǎng)一定，光程差僅是膜厚e的函數(shù)，干涉條紋是厚度相同點(diǎn)的軌跡時(shí)，這樣的干涉為等厚干涉。2．如何正確調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡?在測(cè)量中怎樣避免空程誤差?答：先將顯微鏡降到靠近牛頓環(huán)裝置附近,然后慢慢而又小心地自下而上調(diào)節(jié)鏡筒,直至看到清晰的牛頓環(huán)為止。在測(cè)量中為了避免空程誤差，應(yīng)作到兩點(diǎn)：①先轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微鼓輪向右側(cè)(或向左側(cè))移動(dòng),將顯微鏡的十字叉絲超過(guò)第35條暗紋(到40條),然后再退到35條暗紋,進(jìn)行測(cè)量；②測(cè)量中讀數(shù)顯微鏡只向一方向移動(dòng)，中途不可倒退。3．測(cè)量牛頓環(huán)直徑時(shí)要注意哪些問(wèn)題?答：應(yīng)注意兩點(diǎn)：①在測(cè)量中，測(cè)微鼓輪只能向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，否則會(huì)產(chǎn)生空程誤差.②測(cè)量牛頓環(huán)直徑時(shí),注意左右兩側(cè)環(huán)紋不要數(shù)錯(cuò),且十字叉絲縱絲對(duì)準(zhǔn)暗紋中心，防止工作臺(tái)震動(dòng)?！舅伎碱}】1．若把牛頓環(huán)倒過(guò)來(lái)放置,干涉圖形是否變化?答：不變。2．在測(cè)量牛頓環(huán)直徑時(shí),若實(shí)際測(cè)量的是弦,而不是牛頓環(huán)直徑,對(duì)結(jié)果有何影響?答：沒(méi)有影響。3．實(shí)驗(yàn)中如何使十字叉絲的水平絲與鏡筒移動(dòng)方向平行?若與鏡筒移動(dòng)方向不平行,對(duì)測(cè)量有何影響?答：測(cè)量過(guò)程中如何豎叉絲始終與干涉圓環(huán)相切則十字的水平絲與鏡筒移動(dòng)方向平行，若不是，則須調(diào)節(jié)目鏡叉絲的方位。若與鏡筒移動(dòng)方向不平行,干涉圓環(huán)直徑的測(cè)量將產(chǎn)生誤差。4．牛頓環(huán)和劈尖干涉條紋有何相同和不同之處?為什么?答：牛頓環(huán)和劈尖干涉條紋有何相同為都是等厚干涉。不同之處為牛頓環(huán)的干涉條紋為明暗相間的同心圓，相鄰條紋間距不等；劈尖的干涉條紋為明暗相間的直條紋，且相鄰條紋間距相等。因?yàn)榕ｎD環(huán)和劈尖干涉條紋都是厚度相同點(diǎn)的軌跡，牛頓環(huán)厚度相同點(diǎn)的軌跡是圓，劈尖厚度相同點(diǎn)的軌跡是直線。5．用什么方法來(lái)鑒別待測(cè)光學(xué)面為平面、球面和柱面?球面是凸球面還是凹球面?如何鑒別?答：將一平晶置于待測(cè)光學(xué)面上，當(dāng)（1）待測(cè)光學(xué)面為平面時(shí)，干涉條紋為明暗相間的直條紋，且相鄰條紋間距相等；（2）待測(cè)光學(xué)面為球面時(shí)，干涉條紋為明暗相間的同心圓；（3）待測(cè)光學(xué)面為柱面時(shí)，干涉條紋為明暗相間的直條紋，條紋對(duì)稱(chēng)于平面和柱面的交線，相鄰條紋間距不等。（4）當(dāng)輕按球面，干涉圓環(huán)向外擴(kuò)張時(shí)球面是凸球面；干涉圓環(huán)向內(nèi)收縮時(shí)球面是凹球面。實(shí)驗(yàn)十六示波器的使用【預(yù)習(xí)題】1．示波器為什么能把看不見(jiàn)的變化電壓顯示成看得見(jiàn)的圖象？簡(jiǎn)述其原理。答：（1）示波管內(nèi)高速電子束使熒光屏上產(chǎn)生光亮點(diǎn)，而電子束的偏轉(zhuǎn)角度（光點(diǎn)在熒光屏上的位移）是受X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)板上所加電壓的控制。（2）若只在X軸偏轉(zhuǎn)板上加一個(gè)鋸齒波電壓（該電壓隨時(shí)間從-U按一定比例增大到+U），則光點(diǎn)就會(huì)從熒光屏左端水平地移動(dòng)到右端（稱(chēng)為掃描），由于熒光屏上的發(fā)光物質(zhì)的特性使光跡有一定保留時(shí)間，因而在屏幕水平方向形成一條亮跡（稱(chēng)為掃描線）。（3）若只在Y軸偏轉(zhuǎn)板上加信號(hào)電壓，則隨著信號(hào)幅度的變化光點(diǎn)就會(huì)在熒光屏豎直方向作上下移動(dòng)形成一條豎直亮跡。（4）如在Y軸偏轉(zhuǎn)板加上電壓信號(hào)，同時(shí)又在X軸偏轉(zhuǎn)板加上鋸齒波掃描電壓，則電子束受到水平和豎直電場(chǎng)的共同作用，光點(diǎn)的軌跡呈現(xiàn)二維圖形（光點(diǎn)在X方向均勻地從左向右水平移動(dòng)的同時(shí)又在Y方向隨信號(hào)幅度的變化在豎直方向作上下移動(dòng)），即將Y軸偏轉(zhuǎn)板上電壓信號(hào)幅度隨時(shí)間變化的規(guī)律在屏幕上展開(kāi)成為函數(shù)曲線（即信號(hào)波形）。（5）要得到清晰穩(wěn)定的信號(hào)波形，掃描電壓的周期與信號(hào)電壓的周期必須滿足，以保證的起點(diǎn)始終與電壓信號(hào)固定的一點(diǎn)相對(duì)應(yīng)（稱(chēng)同步），屏幕上的波形才能穩(wěn)定。（6）為了得到可觀察的圖形，鋸齒波掃描電壓必須重復(fù)掃描．2．觀察波形的幾個(gè)重要步驟是什么?答：（1）開(kāi)啟示波器電源開(kāi)關(guān)后，將耦合開(kāi)關(guān)置“⊥”，調(diào)整輝度、聚焦以及垂直、水平位移旋鈕使屏幕中部出現(xiàn)亮度適中細(xì)小的亮點(diǎn)。（2）觀察、測(cè)量時(shí)將耦合開(kāi)關(guān)置“AC”或“DC”，觸發(fā)選擇開(kāi)關(guān)置“INT”，將信號(hào)用同軸電纜線連接到Y(jié)軸輸入端。（3）調(diào)節(jié)Y軸靈敏度選擇開(kāi)關(guān)和X軸掃描選擇開(kāi)關(guān)以及觸發(fā)電平旋鈕，使信號(hào)幅度在屏幕范圍內(nèi)（屏幕豎直標(biāo)尺的2/3左右），且有2—5個(gè)完整穩(wěn)定的波形。（4）定量測(cè)量時(shí)還應(yīng)注意將掃描微調(diào)旋鈕和Y軸微調(diào)旋鈕置于校準(zhǔn)位置（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至最大）。3．怎樣用李薩如圖形來(lái)測(cè)待測(cè)信號(hào)的頻率?答：1．將示波器功能置于外接狀態(tài)（觸發(fā)選擇開(kāi)關(guān)置“EXT”，觸發(fā)信號(hào)極性開(kāi)關(guān)置“X”）。將信號(hào)發(fā)生器的正弦波信號(hào)用同軸電纜線連接到X軸輸入端，待測(cè)頻率的信號(hào)用同軸電纜線連接到Y(jié)軸輸入端，分別調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器幅度旋鈕和Y軸靈敏度選擇開(kāi)關(guān)，使亮跡形成的圖形在屏幕范圍內(nèi)。2．調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)的頻率，使合成的李薩如圖形為穩(wěn)定的“○”形，從信號(hào)發(fā)生器上讀出輸出信號(hào)的的頻率值Fx1，根據(jù)合成李薩如圖形的兩個(gè)信號(hào)頻率比與圖形切點(diǎn)數(shù)的關(guān)系Fx：Fy=NY：NX，求出Fy1。3．再改變信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)的頻率，使合成的圖形為“∞”、“8”、“000”等，NY：NX分別為“1：2”、“2：1”、“1：3”等，相應(yīng)地讀出信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)的頻率為FX2、FX3、FX4等，求出FY2、FY3、FY4等，算出的FY的平均值即為待測(cè)信號(hào)的頻率?！舅伎碱}】1．在示波器的熒光屏上得到一李薩如圖形，Y軸、X軸與圖形相交時(shí)交點(diǎn)數(shù)之比，已知，求。答：。2．為什么在共振狀態(tài)下測(cè)聲速?如何判斷系統(tǒng)是否處于共振狀態(tài)?答：本實(shí)驗(yàn)中將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲波信號(hào)的器件是壓電陶瓷換能器，該換能器有一最佳響應(yīng)的頻率，當(dāng)電信號(hào)頻率等于該響應(yīng)的頻率時(shí)，壓電陶瓷片產(chǎn)生共振，輸出信號(hào)最大，便于測(cè)量。示波器屏幕上的信號(hào)幅度為最大值時(shí)，系統(tǒng)處于共振狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)十七分光計(jì)的使用用光柵測(cè)波長(zhǎng)【預(yù)習(xí)題】1．分光計(jì)主要由幾部分組成？各自作用是什么？答：（1）分光計(jì)主要由底座、平行光管、載物臺(tái)、望遠(yuǎn)鏡和刻度盤(pán)五個(gè)部分組成。（2）底座上承載著其它四個(gè)部分，其中載物臺(tái)、望遠(yuǎn)鏡和刻度盤(pán)都可繞底座上的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)；平行光管用來(lái)產(chǎn)生平行光；載物臺(tái)用來(lái)放置被測(cè)樣品；望遠(yuǎn)鏡用來(lái)接收平行光；刻度盤(pán)與游標(biāo)盤(pán)配合用來(lái)讀取數(shù)據(jù)。2．分光計(jì)調(diào)節(jié)要求是什么？答：分光計(jì)的調(diào)節(jié)要達(dá)到三個(gè)要求：（1）望遠(yuǎn)鏡能接收平行光。（2）平行光管能發(fā)出平行光。（3）望遠(yuǎn)鏡的光軸和平行光管的光軸與儀器的主軸垂直。載物臺(tái)與儀器的主軸垂直。3．用光柵測(cè)波長(zhǎng)時(shí)，光柵應(yīng)如何放置？為什么？答：用光柵測(cè)波長(zhǎng)時(shí)按圖17-7放置光柵。因?yàn)檫@樣放置可方便調(diào)節(jié)。當(dāng)調(diào)節(jié)平行光垂直照射光柵表面時(shí)（即光柵平面與平行光管軸線垂直），只須調(diào)節(jié)螺釘Ⅰ和Ⅱ；調(diào)節(jié)平行光管的狹縫與光柵刻痕平行時(shí)，只須調(diào)節(jié)螺釘Ⅲ?！舅伎碱}】1．為什么要用各半調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的主軸垂直于儀器的主軸？答：綜合考慮調(diào)節(jié)載物臺(tái)調(diào)平螺釘Ⅰ或Ⅱ與調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡水平度調(diào)節(jié)螺釘對(duì)正反兩面亮十字反射像與分劃板上方的水平刻線間高度差的相互影響，從而加快調(diào)節(jié)速度。2．當(dāng)狹縫過(guò)寬或過(guò)窄時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？答：當(dāng)狹縫過(guò)寬時(shí)，衍射條紋將變粗，相互靠近的條紋無(wú)法分開(kāi)，在測(cè)量時(shí)難以確定條紋的中心位置。當(dāng)狹縫過(guò)窄時(shí)，將看不見(jiàn)衍射條紋，因而無(wú)法測(cè)量。3．用公式測(cè)光波波長(zhǎng)應(yīng)保證什么條件？實(shí)驗(yàn)中如何檢查條件是否滿足？答：用公式測(cè)光波波長(zhǎng)應(yīng)保證：平行光垂直照射在光柵上。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)檢查0級(jí)譜線和光柵面反射的綠十字像的位置檢查條件是否滿足。0級(jí)譜線應(yīng)與豎叉絲重合，且被測(cè)量用（中叉絲）的水平叉絲平分。光柵面反射的綠十字像應(yīng)與調(diào)整叉絲（上叉絲）重合。實(shí)驗(yàn)十九光具組基點(diǎn)的測(cè)定【預(yù)習(xí)題】1．主點(diǎn)（或面）、節(jié)點(diǎn)（或面）的含義是什么？它們?cè)谑裁礂l件下重合在一起？答：主點(diǎn)是橫向放大率的一對(duì)共軛點(diǎn)。若將物體垂直于系統(tǒng)的光軸放置在第一主點(diǎn)處，則必成一個(gè)與物體同樣大小的正立像于第二主面處。過(guò)主點(diǎn)垂直于光軸的平面，分別稱(chēng)為第一、第二主面（如圖中、所示）。第一、第二主面主面是一對(duì)橫向放大率的共軛面。節(jié)點(diǎn)是角放大率的一對(duì)共軛點(diǎn)。如圖所示：入射光線（或其延長(zhǎng)線）通過(guò)第一節(jié)點(diǎn)時(shí)，出射光線（或其延長(zhǎng)線）必通過(guò)第二節(jié)點(diǎn)，并與過(guò)的入射光線平行。過(guò)節(jié)點(diǎn)垂直于光軸的平面分別稱(chēng)為第一、第二節(jié)面。當(dāng)共軸球面系統(tǒng)處于同一媒質(zhì)時(shí)，兩主點(diǎn)分別與兩節(jié)點(diǎn)重合。2．實(shí)驗(yàn)中確定節(jié)點(diǎn)的依據(jù)是什么？如何確定？答：入射光線通過(guò)第一節(jié)點(diǎn)時(shí)，出射光線必通過(guò)第二節(jié)點(diǎn)，并與過(guò)的入射光線平行。實(shí)驗(yàn)時(shí)不斷改變光具組在上層導(dǎo)軌上的位置并使上層導(dǎo)軌饒回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)屏上則像點(diǎn)位置不動(dòng)時(shí)，光具組的第二節(jié)點(diǎn)恰好在回轉(zhuǎn)軸點(diǎn)的位置上。3．如何調(diào)共軸，在實(shí)驗(yàn)中調(diào)共軸有什么必要性？答：用兩次成像法調(diào)節(jié)共軸。實(shí)驗(yàn)中調(diào)共軸可減小測(cè)量誤差?！舅伎碱}】1．當(dāng)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)上層導(dǎo)軌時(shí)，屏上的像反時(shí)針移動(dòng)，此時(shí)節(jié)點(diǎn)是在轉(zhuǎn)軸的哪一方？反之如何？試?yán)L圖說(shuō)明。答：當(dāng)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)上層導(dǎo)軌時(shí)，屏上的像反時(shí)針移動(dòng)，此時(shí)節(jié)點(diǎn)在轉(zhuǎn)軸的左側(cè)（圖1）；反之在轉(zhuǎn)軸的右側(cè)（圖2）。圖1圖22．第一主面靠近第一透鏡，第二主點(diǎn)靠近第二透鏡，在什么條件下才是對(duì)的？（光具組由二薄透鏡組成）答：當(dāng)即時(shí)，第一主面靠近第一透鏡，第二主點(diǎn)靠近第二透鏡。3．由一凸透鏡和一凹透鏡組成的光具組，如何測(cè)量其基點(diǎn)？（距離可自己設(shè)定）答：根據(jù)自己選定的，計(jì)算主點(diǎn)及焦點(diǎn)的大小，若焦點(diǎn)在光具組外，測(cè)量方法同實(shí)驗(yàn)所介紹方法相同。若焦點(diǎn)在光具組內(nèi)，則需增加一凸透鏡，使光具組內(nèi)焦點(diǎn)的像經(jīng)凸透鏡后成像在屏上，再改變光具組在上層導(dǎo)軌上的位置并使上層導(dǎo)軌饒回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)屏上的像點(diǎn)不動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)軸點(diǎn)的位置即節(jié)點(diǎn)位置，焦點(diǎn)的位置可根據(jù)凸透鏡的焦距和所測(cè)像距算出。實(shí)驗(yàn)二十棱鏡玻璃折射率的測(cè)定【預(yù)習(xí)題】1．為什么汞燈光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)三棱鏡以后會(huì)形成光譜？答：當(dāng)復(fù)合光入射三棱鏡以后，由于棱鏡的色散作用，不同波長(zhǎng)的光將被分散開(kāi)來(lái)。汞燈光源是復(fù)合光源，所以它發(fā)出的光經(jīng)過(guò)三棱鏡以后就會(huì)形成光譜。2．怎樣用反射法測(cè)定棱鏡的頂角？答：反射法測(cè)定棱鏡的頂角即教材中所介紹的自準(zhǔn)直法。具體方法如下：將待測(cè)棱鏡置于分光計(jì)的載物臺(tái)上。固定望遠(yuǎn)鏡，點(diǎn)亮小燈照亮目鏡中的叉絲，旋轉(zhuǎn)棱鏡臺(tái)，使棱鏡的一個(gè)折射面對(duì)準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡，用自準(zhǔn)直法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的光軸與此折射面嚴(yán)格垂直，即使十字叉絲的反射像和調(diào)整叉絲完全重合。如圖20XX所示，記錄刻度盤(pán)上兩游標(biāo)讀數(shù)；再轉(zhuǎn)動(dòng)游標(biāo)盤(pán)聯(lián)帶載物平臺(tái)，依同樣方法使望遠(yuǎn)鏡光軸垂直于棱鏡第二個(gè)折射面，記錄相應(yīng)的游標(biāo)讀數(shù)；同一游標(biāo)兩次讀數(shù)之差等于棱鏡角A的補(bǔ)角：圖20XX自準(zhǔn)直法即棱鏡角，重復(fù)測(cè)量幾次，計(jì)算棱鏡角A的平均值和標(biāo)準(zhǔn)不確定度。3．何為最小偏向角？實(shí)驗(yàn)中如何確定最小偏向角？答：當(dāng)入射光線與折射光線左右對(duì)稱(chēng)時(shí)，即當(dāng)，時(shí)，光線的偏向角最小，此角稱(chēng)為最小偏向角，以表示。實(shí)驗(yàn)中將三棱鏡放置在調(diào)好的分光計(jì)載物臺(tái)上，放置時(shí)注意將棱鏡一底角對(duì)準(zhǔn)平行光管，眼睛從另一底角方向找到經(jīng)棱鏡折射后形成的譜線。然后慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)棱鏡臺(tái)，緩慢改變?nèi)肷浣?譜線會(huì)向一方向移動(dòng)。當(dāng)棱鏡臺(tái)轉(zhuǎn)到某一位置，該譜線不再移動(dòng)，這時(shí)無(wú)論棱鏡臺(tái)向何方向轉(zhuǎn)動(dòng)，該譜線勻向相反方向移動(dòng)，這個(gè)譜線反向移動(dòng)的極限位置就是棱鏡對(duì)該譜線最小偏向角的位置?！舅伎碱}】1．在用棱脊分束法測(cè)三棱鏡的頂角時(shí)，為什么三棱鏡放在載物臺(tái)上的位置，要使得三棱鏡的頂角離平行光管遠(yuǎn)一些，而不能太靠近平行光管呢?試畫(huà)出光路圖，分析其原因。答：用棱脊分束法測(cè)三棱鏡的頂角時(shí)若三棱鏡太靠近平行光管，反射光將不能進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡，在目鏡中將不能看到平行光管狹縫的的像。其光路圖如下：2．設(shè)計(jì)一種不測(cè)最小偏向角而能測(cè)棱鏡玻璃折射率的方案。答：具體方法請(qǐng)學(xué)生自行設(shè)計(jì)。第五篇：大學(xué)物理波動(dòng)光學(xué)總結(jié)大學(xué)物理學(xué)波動(dòng)光學(xué)的學(xué)習(xí)總結(jié)（北京航空航天大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院131715班北京100191）摘要：文章就大學(xué)物理學(xué)中的波動(dòng)光學(xué)中的核心部分包括干涉，衍射，偏振部分的知識(shí)做了梳理，并就對(duì)推動(dòng)波動(dòng)光學(xué)理論建立的光學(xué)實(shí)驗(yàn)做了總結(jié)性的介紹和研究。關(guān)鍵詞：波動(dòng)光學(xué)干涉衍射偏振實(shí)驗(yàn)19世紀(jì)初，人們發(fā)現(xiàn)光有干涉、衍射、和偏振等現(xiàn)象。例如，在日常生活中?？煽吹皆谔?yáng)光的照耀下，肥皂泡或水面的油膜上會(huì)呈現(xiàn)出色彩絢麗的彩色條紋圖樣；又如，讓點(diǎn)光源發(fā)出的光通過(guò)一個(gè)直徑可調(diào)的圓孔，在孔后適當(dāng)位置放置一屏幕，逐漸縮小孔徑，屏幕上上會(huì)出現(xiàn)中心亮斑，周?chē)鸀槊靼迪嚅g的圓環(huán)形圖案等等。這些現(xiàn)象表明光具有波動(dòng)性，用幾何光學(xué)理論是無(wú)法解釋的。由此產(chǎn)生了以光是波動(dòng)為基礎(chǔ)的光學(xué)理論，這就是波動(dòng)光學(xué)。19世紀(jì)60年代，麥克斯韋建立了光的電磁理論，光的干涉，衍射和偏振現(xiàn)象得到了全面說(shuō)明。本文將從光的干涉衍射和偏振來(lái)討論光的波動(dòng)性以及波動(dòng)光學(xué)中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。一、光的干涉1.光波定義光波是某一波段的電磁波，是電磁量E和H的空間的傳播.2.光的干涉定義滿足一定條件的兩束(或多束)光波相遇時(shí)，在光波重疊區(qū)域內(nèi)，某些點(diǎn)合光強(qiáng)大于分光強(qiáng)之和，在另一些點(diǎn)合光強(qiáng)小于分光強(qiáng)之和，因而合成光波的光強(qiáng)在空間形成強(qiáng)弱相間的穩(wěn)定分布，稱(chēng)為光的干涉現(xiàn)象，光波的這種疊加稱(chēng)為相干疊加，合成光波的光強(qiáng)在空間形成強(qiáng)弱相間的穩(wěn)定分布稱(chēng)為干涉條紋，其中強(qiáng)度極大值的分布稱(chēng)為明條紋，強(qiáng)度極小值的分布稱(chēng)為暗條紋.3.相干條件表述兩束光波發(fā)生相干的條件是:頻率相同，振動(dòng)方向幾乎相同，在相遇點(diǎn)處有恒定的相位差.4.光程差與相位差定義兩列光波傳播到相遇處的光程之差稱(chēng)為光程差;兩列光波傳播到相遇處的相位之差稱(chēng)為相位差.5.雙光束干涉強(qiáng)度公式表述在滿足三個(gè)相干條件時(shí)，兩相干光疊加干涉場(chǎng)中各點(diǎn)的光強(qiáng)為式子中，相位差保持恒定，若I1I2I0則6.楊氏雙縫千涉實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置與現(xiàn)象如圖1所示，狹縫光源S位于對(duì)稱(chēng)軸線上，照明相距為a的兩個(gè)狹縫S1和S2，在距針孔為D的垂軸平面上觀察干涉圖樣，裝置放置在空氣(n=1)中，結(jié)構(gòu)滿足dD,Dx,sintan.在近軸區(qū)內(nèi)，屏幕上的是平行、等間距的明暗相間的直條紋，屏幕上P點(diǎn)的光程差為相應(yīng)明暗紋條件是干涉條紋的位置是式中，整數(shù)k稱(chēng)為干涉級(jí)數(shù)，用以區(qū)別不同的條紋.27.薄膜干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，擴(kuò)展單色光源照射到薄膜上反射光干涉的情況，光源發(fā)出的任一單條光線經(jīng)薄膜上下兩個(gè)面反射后，形成兩條光線①、②，在實(shí)驗(yàn)室中可用透鏡將它們會(huì)聚在焦平面處的屏上進(jìn)行觀察，在膜的上下兩個(gè)表面反射的兩束光線①和②的光程差為二、光的衍射1.光的衍射現(xiàn)象定義一束平行光通過(guò)一狹縫K，在其后的屏幕上將呈現(xiàn)光斑，若狹縫的寬度比波度大得多時(shí)，屏幕E上的光斑和狹縫完全一致，如圖3Ca)所示，這時(shí)可成光沿直線傳播的;若縫寬與光波波長(zhǎng)可以相比擬時(shí)，在屏幕E上的光斑亮度雖然降低，但光斑范圍反而增大，如圖3Cb)所示的明暗相間的條紋，這就是光的衍射現(xiàn)象，稱(chēng)偏離原來(lái)方向傳播的光為衍射光.2.惠更斯一菲涅耳原理表述任何時(shí)刻波面上的每一點(diǎn)都可以作為子波的波源，從同一波面上各點(diǎn)發(fā)出的子波在空間相遇時(shí)，可以相互疊加產(chǎn)生干涉.3.菲涅耳衍射與夫瑯禾費(fèi)衍射定義光源到障礙物，或障礙物到屏的距離為有限遠(yuǎn)，這類(lèi)衍射稱(chēng)為菲涅爾衍射:光源到障礙物，以及障礙物到屏的距離都是無(wú)限遠(yuǎn)，這時(shí)入射光和衍射光均可視為平行光，這類(lèi)衍射稱(chēng)為夫瑯禾費(fèi)衍射.三、光的偏振1.光的偏振性定義光波是電磁波，其電矢量稱(chēng)為光矢量，在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，光矢量E可能具有的振動(dòng)狀態(tài)(矢量端點(diǎn)的軌跡)，稱(chēng)為光的偏振態(tài).光矢量的振動(dòng)方向與光傳播方向所組成的平面稱(chēng)為振動(dòng)面.2.偏振光定義振動(dòng)方向具有一定規(guī)則的光波，稱(chēng)為偏振光。若一束光的光矢量E只沿一個(gè)固定的方向振動(dòng)，稱(chēng)這種光為線偏振光，線偏振光的振動(dòng)面固定不動(dòng)，故又稱(chēng)為平面偏振光;若一束光的E矢量按一定頻率旋轉(zhuǎn)，其矢端沿著一圓形軌道運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)這種光為圓偏振光;與圓偏振光類(lèi)似，若E矢量末端沿著一橢圓形軌道運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)這種光為橢圓偏振光。3.部分偏振光定義如果一束光的光矢量在垂直于傳播方向的各個(gè)方向上都有分布，各個(gè)振動(dòng)之間沒(méi)有固定的相位關(guān)系，但沿某方向的振動(dòng)總比其他方向更占優(yōu)勢(shì)，稱(chēng)這種光為部分偏振光。4.偏振片與馬呂斯定律表述某些晶體物質(zhì)對(duì)入射光在某個(gè)方向的光振動(dòng)分量有強(qiáng)烈的吸收，而對(duì)與該方向垂直的分量卻吸收很少，使之能夠通過(guò)晶體，具有這種特性的晶體稱(chēng)為“二向色性”物質(zhì).把允許通過(guò)的光振動(dòng)方向稱(chēng)為偏振化方向，既透光軸.將具有該性質(zhì)的晶體制成獲取線偏振光的器件，稱(chēng)為偏振片.當(dāng)一束線偏振光通過(guò)偏振片時(shí)，透射光的強(qiáng)度是式中，I0為入射線偏振光的強(qiáng)度，為入射線偏振光的振動(dòng)方向與偏振片的偏振化方向之間的夾角，這個(gè)規(guī)律稱(chēng)為馬呂斯定律.45.反射與折射時(shí)的偏振布儒斯特定律表述當(dāng)自然光以一定入射角入射到兩種透明介質(zhì)的界面上時(shí)，反射光和折射光都是部分偏振光，其中，反射光中垂直于入射面的振動(dòng)分量占主導(dǎo)地位，折射光中平行于入射面的振動(dòng)分量占主導(dǎo)地位，當(dāng)入射角是某一特定角度時(shí)，反射光變成垂直于入射面的振動(dòng)方向的線偏振光，該特定角度稱(chēng)為布儒斯特角.布儒斯特角由布儒斯特定律決定，即布儒斯特角i0滿足如下關(guān)系:式中，n1和n2分別為入射空間和折射空間的折射率.6.波片表述表面與光軸平行的晶體薄片稱(chēng)為波片，當(dāng)一束光正入射于波片時(shí)，具有相同的相位，由于它們的傳播速度不同，使之通過(guò)波片后產(chǎn)生一定的光程差.式中，d為波片的厚度，對(duì)應(yīng)的相位差是若使d滿足o光和e光在通過(guò)波片后產(chǎn)生/2的相位差，則此波片稱(chēng)為該波長(zhǎng)的1/4波片;若相位差為π（或光程差為/2)，稱(chēng)為該波長(zhǎng)的半波片.7.偏振光的干涉實(shí)驗(yàn)裝置及現(xiàn)象如圖4所示，在兩個(gè)偏振化方向成一定角度的偏振片之間插入一個(gè)波片，當(dāng)自然光入射時(shí)，先用一個(gè)起偏器使自然光變成線偏振光.線偏振光進(jìn)入波片后，投射光形成偏振方向相互垂直的口光和e光，再經(jīng)過(guò)檢偏振器，使。光和e光變?yōu)橥较虻恼駝?dòng)，以滿足偏振光的干涉條件，形成干涉條紋。四、推動(dòng)波動(dòng)光學(xué)發(fā)展的重要實(shí)驗(yàn)世紀(jì),胡克和惠更斯創(chuàng)立了光的波動(dòng)說(shuō).這一時(shí)期,人們還發(fā)現(xiàn)了一些與光的波動(dòng)性有關(guān)的光學(xué)現(xiàn)象,例如格里馬爾迪首先發(fā)現(xiàn)光遇障礙物時(shí)將偏離直線傳播,他把此現(xiàn)象起名為“衍射”.胡克和玻意耳分別通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察到現(xiàn)稱(chēng)之為牛頓環(huán)的干涉現(xiàn)象.這些發(fā)現(xiàn)成為波動(dòng)光學(xué)發(fā)展史的起點(diǎn).在隨后的一百多年間,牛頓的“微粒說(shuō)”與惠更斯的“波動(dòng)說(shuō)”構(gòu)成了關(guān)于光的兩大基本理論,并由此而產(chǎn)生激烈的爭(zhēng)議和探討,科學(xué)家們就光是波動(dòng)還是微粒這一問(wèn)題展開(kāi)了一場(chǎng)曠日持久的拉鋸戰(zhàn).因牛頓在學(xué)術(shù)界的權(quán)威和盛名,“微粒說(shuō)”一直占據(jù)著主導(dǎo)地位,波動(dòng)說(shuō)則不為多數(shù)人所接受.直到進(jìn)入19世紀(jì)后,人們發(fā)現(xiàn)光有干涉、衍射、偏振等現(xiàn)象,這些事實(shí)都對(duì)光的波動(dòng)說(shuō)提供了重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù),從而極大地推動(dòng)了波動(dòng)光學(xué)的發(fā)展.1、楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)是楊(T.Young)最早以明確形式確立光波疊加原理,用光的波動(dòng)性解釋干涉現(xiàn)象的一個(gè)實(shí)驗(yàn),從而揭開(kāi)了波動(dòng)光學(xué)復(fù)興的序幕.楊氏實(shí)驗(yàn)示意圖如下圖所示,根據(jù)惠更斯原理,認(rèn)為雙縫S1和S2是兩個(gè)發(fā)射子波的波源,它們都是從同一個(gè)光源S而來(lái)并位于同一個(gè)子波波面,故它們的相位總是相同而能構(gòu)成相干光源.由下圖,若雙縫間距離為d,縫屏到光屏EE′間距為D,光屏上任一點(diǎn)P到雙縫的距離為r1、r2,從S1和S2所發(fā)出的光,到達(dá)P的波程差是δ=r2-r1≈dsinθ式中θ表示PO對(duì)雙縫中點(diǎn)的張角.若光程差等于波長(zhǎng)整數(shù)倍,即dsink若光程差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,即k=0,1,2,?P點(diǎn)為明紋.2k12dsink=0,1,2,?P點(diǎn)為暗紋.2通常能觀察到干涉條紋的情況下θ總是很小,則dsindtand故光屏上各級(jí)亮紋離中心O的距離為xkDxkDdk=0,1,2,?兩相鄰亮條紋或暗條紋的間距都是Δx=Dλd,且干涉條紋都是等間距分布的.楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)為光的波動(dòng)學(xué)說(shuō)提供了有力的實(shí)驗(yàn)依據(jù),它導(dǎo)致人們對(duì)光的波動(dòng)理論普遍接受.同時(shí),楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)還以極簡(jiǎn)單的裝置和極巧妙的構(gòu)思把普通光源變成相干光源,即滿足了頻率相同、相位差恒定,存在相同的振動(dòng)分量.在此以后的菲涅爾雙面鏡、雙棱鏡、洛埃鏡等都是以楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)為原型設(shè)計(jì)出來(lái)的.因此楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)在波動(dòng)光學(xué)發(fā)展史上乃至物理學(xué)史上都占有非常重要的地位.2夫瑯禾費(fèi)單縫衍射實(shí)驗(yàn)衍射和干涉一樣,也是波動(dòng)的重要特征之一.波在傳播過(guò)程中遇到障礙物時(shí),能夠繞過(guò)障礙物邊緣前進(jìn),這種偏離直線傳播的現(xiàn)象稱(chēng)為波的衍射.但是因?yàn)楣獠ǖ牟ㄩL(zhǎng)太短,只有幾百納微米,因此要想實(shí)現(xiàn)光波的衍射比起機(jī)械波的衍射要難得多,所以在一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi),光能夠發(fā)生衍射的觀點(diǎn)根本不被人們所接受,光的波動(dòng)說(shuō)也就欠缺了說(shuō)服力.夫瑯禾費(fèi)單縫衍射實(shí)驗(yàn)有力地證明光的波動(dòng)性.平行光通過(guò)狹縫產(chǎn)生的衍射條紋定位于無(wú)窮遠(yuǎn),稱(chēng)做夫瑯禾費(fèi)單縫衍射.如下圖所示,根據(jù)菲涅爾半波帶理論,設(shè)單縫的寬度為a,在平行單色光的垂直照射下,位于單縫所在處的波陣面AB上各點(diǎn)發(fā)出的子波沿各個(gè)方向傳播,位于兩條邊緣衍射線之間的光程差為δ=BC=asinθ式中θ表示衍射角即波衍射后沿某一方向傳播的子波波線與平面衍射屏法線之間的夾角.根據(jù)菲涅爾半波帶理論,當(dāng)θ適合asin2kk=±1,±2;±3,?暗紋2asin2k12k=±1,±2,±3,?明紋中央明條紋的半角寬度01arcsina,當(dāng)θ1很小時(shí)有0a泊松亮斑實(shí)驗(yàn)在人類(lèi)探索光的本性的進(jìn)程中,泊松亮斑實(shí)驗(yàn)是波動(dòng)光學(xué)發(fā)展史上具有重大意義的一個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn),在很大程度上推動(dòng)了波動(dòng)光學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展.1818年,法國(guó)科學(xué)院組織了一次懸賞征文活動(dòng),